線形解析・非線形解析と降伏強さ

弾性変形は、直線的に変化するので計算もしやすい。直線的なので線形解析。

下図は、弾性(線形の範囲)と塑性(加工、非線形の範囲)。

降伏点は、加工の範囲に入る手前の力の位置を言う。材料の特性の一つである引張強さは、くびれができた時点で、そのくびれが、割れが大きくなる前の最大の力を言う。最大の状態ですでに加工の状態。

材料が降伏する(点)までは、力を加えても外せば元に戻る。製品の設計で使うのは降伏点までの弾性変形の範囲でシミュレーションを扱うのが普通。弾性変形であって弾性加工ってことばは無い。

一方、

降伏点以上の力が加わると、加工(非線形)の解析はくびれ、力の集中があるので材料の特性だけでは解析できない。

引張試験機を使った応力-ひずみ曲線(引張試験は材料特性の基本ですからいっぱい画像があります)

製品は弾性範囲で使用するためCAE/SolidWorksも降伏強さまでの応力、ひずみの範囲内で使うことがほとんど。だから、降伏点より下の世界です。

Solidworksでは、引張り強さ/1.5の数値が降伏強さ。1/1.5=0.6666666666666667です。この1.5は、建築や橋などの溶接の許容応力度の基準として見れます。曲げ、引張は引張り強さ/1.5でせん断は引張り強さ/1.5√3です。材料の許容応力度でもJFEから降伏強さの数値を調べることができる。ここにも、1.5や√3があります。